JPS6289435A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ロ）従来の技術 シリコンを素材とする太陽電池の開発が進み、民生機器
への応用が進んでいるが、その出力は日照条件に太きく
左右されるため、バックアップ用として二次電池を併用
して用いるのが一般的である。とのよう々二次電池の充
電装置を備えた太陽電池の電源として例えば特開昭５９
−１９８８４６号公報がある。これは太陽光により発電
する太陽電池と、互いに直列に接続され前記太陽電池に
よる発電電力を蓄積する複数個の蓄電池と、前駅各蓄電
池を所定個数ごとに分割して構成された複数個の蓄電池
ブロックを前記太陽電池にそれぞれ接続する複数個のス
イッチからなる第１スイッチ群と、前記各蓄電池を前記
所定個数と異なる個数ごとに分割して構成された複数個
の他の蓄電池ブロックを前記太陽電池にそれぞれ接続す
る複数個のスイッチからなる第２スイッチ群と、前記両
スイッチ群の各スイッチをオン、オフ制御する制御部と
を備えたもので、鉛蓄電池の容量の変動時や充電電流の
変動時に、制御部により第１スイッチ群から第２スイッ
チ群または第２スイッチ群から第１スイッチ群に切換え
てオンさせるのみで、太陽電池の出力電圧の変動を小さ
くして前記電圧をほぼ最適出力電圧に保つことができ安
価な構成により効率よく前記鉛蓄電池を充電することが
できるとともに、ｎｃ−Ｄｃコンバータを使用しなくて
も、太陽電池の低い出力電圧を高くしてインバータに入
力することができ、太陽電池及びインバータを効率よく
動作させることができるものである。しかしながら、季
節によって悪天候が続き、鉛蓄電池に充電するだけの出
力が得られない場合には負荷を作動させることができず
システムとして機能しない問題点がある。

斯かる点に鑑みて提案されたものに第４図にブロック図
でその概要を示した太陽電池と商用交流電源による電池
の充電回路がある（詳しくはＮ　ＥＤｏ光発電シンポジ
ウム８３予稿集Ｐ、６９ｒ太陽光発電研究開発の現状と
今後の課題」を参照）。

このよう々蓄電池を太陽電池の発電出力で充電し、貯え
た電力を負荷に供給する装置では発電電力が不足して蓄
電池が過放電するのを防＋ｈするために負荷を切り離す
か、または商用電源や発電機など別電源により蓄電池を
充′市する方式が採用される。

前記第４図において大喝’ｄｉ池（１０１）は逆流防上
ダイオード（１０２）を介して蓄電池（１０３）を充電
する。

一方変圧器（１０４）の二次出力は整流平滑回路（ｌｏ
５）を介して同じく蓄電池（１０３）Ｉｃ接続される。

ここで蓄電池（１０３）の蓄電各社が設定した下限値を
下まわると商用電［（１０ｇ）がスイッチ（１０７）の
閉成によって変圧器（１ｏｓ）の−次側に接続され、充
電が開始される。そして商用電力による丈電′電＊＃旺
ミ充番電流により蓄電池の蓄電容Ｉが高まり設定した上
限値を上回ると商用電源（１０６）はスイッチ（１０７
）の開成により切り離されて充電が停止する。この間蓄
電池（１ｏｓ）への充電電流は商用電源（ＸＯＳ）と太
陽電池（ｌｏｔ）の各々の電流を合算した値となる。ま
た同時に放電電流も負荷（ｌｏｇ）Ｋより発生ずる。

太陽光発電と商用電力とを併用する電源装置では、その
目的が省電力にある場合が多く商用電力は、発電電力が
不足する場合のバックアップに用いられる。またこのよ
うな用途において蓄電池は通常浮動充電方式であるから
寿命を伸ばすために一定間間毎に均等充電、が必要とカ
リ、そのだめの充電電源としても用いる。ところが充電
電流が太陽電池の発電変動や負荷変動によって犬きく変
化し、商用電源による充電時にはその充電電気量の把梶
が難しく均等充電が正確に行えない問題点がある。特に
ニッケルカドミウム電池のように充電状態が端子電圧の
変化に反映し難い種類のものでは、充電電流を積算する
方式を採用するなど複雑になる。一般には温度スイッチ
を用いた満充電検知方式が採用されるが、充電電流が規
定の値以上に達しないと外気温の影響を受けて検知が不
正確となる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明が解決しようとする問題点は商用交流電源を太陽
電池のバックアップとして用いる充電装ｆｔ１ｌにおい
て商用交流電源による充電時に二次電池への充電電流を
一定に保つことである。

に）問題点を解決するための手段 充電可能な二次電池に太陽電池と商用交流電源とを互い
に並列に接続するとともに、双方を併用池の発電出力が
低下し前記二次電池が放電を開始する直前に開始され、
また前記二次電池が満充電に到達する直前に終止される
如くする。また商用交流電源は整流された後平滑されて
直流に変換されるが、その出力電流値を指令により制御
する機能を設ける。

（ホ）作　用 太陽電池の出力が不足し商用交流電源から光電電流が二
次電池に供給されるとき、制御機能は二次電池に供給さ
れる充電電流値を検出し、この充電電流が予め設定した
一定の値に保持されるように商用交流電源による充電電
流供給量を調節する。

（へ）実施例 以下本発明充電装置を図面の一実施例に即して詳細に説
明する。

ｍけアモルファスシリコンを素材とする太陽宙池（２）
は該太１揚宙池ｉｘ）の両出力端子間に逆流防止用ダイ
オード（３）を介して接続されてなるニッケルカドミウ
ム電池、（４）は該電池（２）に前記太陽電池（１）に
対して並列に接続されてなる負荷である。

（５）は商用交流電源、（６）はスイッチ（７）を介し
てその二次コイルを接続されて々る変圧器、］８）は該
変圧器（６）の二次コイルに接続されてなる整流平滑回
路部、（９）は該整流平滑回路部（８）に接続されたＤ
Ｃ−ＤＣコンバータであり、チョッパ回路によって構成
されこの出力電流値は指令により調節できる機能を有す
る。

（１■ｕ前ＥＤ　ｃ　−Ｄ　Ｃコンバータ（９）に指令
を与える比較器であり、一つの入力は前記電池（２）に
直列に介挿される雷、流検出器（１１）の検出値、他の
一つの入力は設定値（ｌ謁ｆある。前記ＤＣ−ＤＣコン
バータ（９）は前記比較器＋１（ｍの指令により出力を
調節するものであわ、また前記比較器叫は前妃設定値篠
と電流検出器（１１）の出力信号が一致する方向に作動
する。

前記Ｄ　Ｃ−Ｄ　Ｃコンバータ（９）は周知のｔｔ術に
よって目的を達成し得るので詳細な説明は省略するがチ
ョッパの導１山幅制御により出力電流の平均値を任意に
調節できるものであり、一般にスイッチング電源方式と
して直流安定化電源に採用されているものを使っている
。そして前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（９）の出力電流工
Ｃはダイオード０埼を介して前記電池（２）に供給され
る。

以上の構成を有する充電装置において、前記電流検出器
（１１）の出力信号は、電池（２）を充電する電流より
の方向を正とすれば正極性とがり、逆に負荷（４）への
放電電流工りけ負極性となる。ここで設定値０乃は正極
性であり、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ（９）は電池（２
）の充電電流より（太陽電池からの供給Ｃ 電流工ＰＶ＋　ＤＣ−ＤＣコンバータからの出力電流△
プが正常に作動するためには、充電電流よりの設定値（
設定値（１匂に相当する実際電流）が太陽電池（１）の
みによって発生し得る充電電流の最大値よりも高いこと
が条件と々る。

つまり、 より（−宇）＝ＩＣ十工Ｐｖ−工り 即ち、 ＩＣミ丁Ｂ−（工ＰＶ−工Ｌ） が条件である。ここで工ＣけＤＣ−ＤＣコンバータｔ９
１Ｊｌ”その性質（機能）上負の値を取ることはな−の
で、前述のようによりを一定に保つためにけより〉（工
：ｐｖ　−ＩＬ）で々ければならない。

第２図に第１図の各電流の経時変化を示す。回ると充電
電流よりが設定値を越えるのでこれを比較器（１０）に
よって検出し、ＤＣ−ＤＣコンバータ（９）を制御して
ＩＣを減じる。そして工ｐｖの増分に対応してＩＣが減
少し、充電電流ｊＢを一定に保つ。時ｂ、 刻ｔ！において負荷（４）が変動しＩｉ、が増加主Ｕ充
電電流ＩＢが設定値以下に低下するとこれを比較器Ｃ叫
によって検出し、ＤＣ−ＤＣコンバータ＋９１ヲ制’御
してＩＣを増加し、充電宙、流よりを一宇に保つ。

時刻ｔ５で工ＰＶけ最大値をとるが、ＩＣけ逆に最小値
となる。そしてとの後太陽宙池ｆ１）の出力電流工Ｐ■
の減少険に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ（９）の出力電
流ＩＣが増加１７、充電電流よりが一宇に保たれる。

第３図は本発明充電装置の他の実殉例を示し、第１図の
ＤＣ−ＤＣコンバータ（９）を使わずに商用交流電源（
６）の出力制御を実現する電流制御機能を具備したもの
である。

第１図と異なるところは商用交流電源（５）と変圧器（
６）の−次コイルとの間に双方向サイリスタ０４）をス
イッチ（７）の代わりに介挿したこと、及びそのサイリ
スタＨのゲートに該サイリスタ（１舶の点弧位相を制御
する点弧位相制御回路峙を接続１．ｙ　、この制御回路
用を比較器（ｌ（至）に接続し７たととである。この実
施回路において充ｗＩＩｗｔ流よりの電化を検出する比
較器ｆ＋ＣｊＩの指令たより双方向サイリスタ（ｌ葡の
点弧位相を変化させることによって変圧器（６）の入力
電圧を調節し、その結果として六Ｊノ電流ＩＣを変え、
充電電流ＩＢを一定に保つ。

（ト）発明の効果 本発明は以上の説明の如く、充電可能々二次電池に太陽
電池と商用交流電源とを互いに並列に接続するとともに
、双方を併用して前記二次電池に充電電流を供給するも
のであって、充電電流が商用交流電源より供給されてい
る間太陽電池からの充電電流供給量と商用交流電源から
の充電電流供給量を調節するものであ斡、均等充電電流
が一定に調節されるため充＠量が時間によって規定でき
ると共に充電電流が過大になることを防止できるため電
池の寿命が伸びるという利点が生まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明充電装置の一実施回路図、第２図は第１
図の各電流の経時変化特性図、＠３図は他の実施回路図
、第４図は＠１図に相当する従来回路図である。 １２）・・・二次電池、（１）・・・太陽電池、（６）
・・・商用交流電源、（４）・・・負荷。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）充電可能な二次電池に太陽電池と商用交流電源と
   を互いに並列に接続するとともに、双方を併用して前記
   二次電池に充電電流を供給するものであつて、充電電流
   が商用交流電源より供給されている間太陽電池からの充
   電電流供給量と商用交流電源からの充電電流供給量との
   和が一定となるよう商用交流電源からの充電電流供給量
   を調節することを特徴とする充電装置。
2. （２）前記二次電池に負荷を接続し、充電電流の供給量
   の合計が一定となるように商用交流電源からの充電電流
   供給量を調節しながら太陽電池及び商用交流電源によつ
   て前記二次電池を充電するものであつて、この二次電池
   の充電中に同時に該二次電池から負荷への放電が起こる
   場合、前記二次電池に対する正味の充電電流を調節する
   ことを特徴とする上記特許請求の範囲第１項記載の充電
   装置。